(57)【要約】【課題】  車体運動変化に伴う可動操作部への慣性力発生をいち早く予測し、その影響をより速やかに低減できる車両用操作装置を提供する。【解決手段】  スロットル開度センサ７１、ブレーキ圧センサＰ、舵角センサ４１及び車速センサ１１により、車両の走行制御状態を監視する。そして、その走行制御状態から、これから到来する車体運動挙動、具体的には走行方向加速度ないし横加速度を事前に予測し、その予測される車体運動挙動から可動操作部にもたらされる慣性力を推定し、その推定された慣性力を相殺する向きの補正駆動力を可動操作部にフィードフォワード的に付与する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内にて、座席に着座したユーザーが操作可能な位置に取り付けられる車両用操作装置であって、
前記ユーザーによる操作力を受け、当該操作力に対応する向きに移動可能に設けられた可動操作部と、
車両の走行制御状態を監視する走行制御状態監視手段と、
監視中の現在走行制御状態に基づき、その後の車体運動挙動を予測するとともに、予測される車体運動挙動が前記可動操作部にもたらす慣性力を推定する慣性力推定手段と、
推定された前記慣性力を相殺する向きの補正駆動力を前記可動操作部に付与する補正駆動力付与手段と、
を有することを特徴とする車両用操作装置。
【請求項２】
前記補正駆動力付与手段は、前記ユーザーによる操作力に抗して前記可動操作部を反力駆動することにより当該操作への力覚を付与する反力駆動部と、前記反力駆動部に指示すべき反力駆動力を、前記慣性力に由来した前記力覚の変動が縮小されるように補正する反力補正手段とを有する請求項１記載の車両用操作装置。
【請求項３】
前記反力駆動部は、前記可動操作部の操作状態を検出する操作状態検出手段と、検出された検出状態に応じて前記可動操作部に付与すべき標準反力を決定する標準反力決定手段とを備え、前記反力補正手段は、前記慣性力を減ずる補正反力を前記標準反力に重畳する形で、前記反力駆動部に指示すべき反力駆動力を決定する請求項２記載の車両用操作装置。
【請求項４】
前記慣性力推定手段は、前記車体運動挙動として前記車体に生ずる走行方向加速度を予測するものであり、
前記可動操作部は、前記車両の走行方向を前後方向として前後操作移動が可能に構成され、
前記補正駆動力付与手段は、予測された前記走行方向加速度と同方向の加速度成分を含むように前記補正駆動力を前記可動操作部に付与する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用操作装置。
【請求項５】
前記慣性力推定手段は、前記車両のエンジンのスロットル開度情報を取得するスロットル開度情報取得手段を有し、該スロットル開度情報に基づいて前記走行方向加速度を予測するものである請求項４記載の車両用操作装置。
【請求項６】
前記慣性力推定手段は、取得されるスロットル開度が増加しつつある場合に、前記走行方向加速度を増速加速度として予測するものである請求項５記載の車両用操作装置。
【請求項７】
前記補正駆動力付与手段は、前記可動操作部に対する前記前後方向への操作力に抗して前記可動操作部を反力駆動することにより当該前後行操作への力覚を付与する反力駆動部と、前記増速加速度が予測された場合に、前記可動操作部が後方に操作されたときの該可動操作部に付与すべき反力を拡大補正する反力補正手段とを有する請求項６記載の車両用操作装置。
【請求項８】
前記慣性力推定手段は、前記車両のブレーキ圧情報を取得するブレーキ圧情報取得手段を有し、該ブレーキ圧に基づいて前記走行方向加速度を減速方向加速度として予測するものである請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用操作装置。
【請求項９】
前記補正駆動力付与手段は、前記可動操作部に対する前記走行方向への操作力に抗して前記可動操作部を反力駆動することにより当該走行操作への力覚を付与する反力駆動部と、前記減速方向加速度が予測された場合に、前記可動操作部が前方に操作されたときの該可動操作部に付与すべき反力を拡大補正する反力補正手段とを有する請求項８記載の車両用操作装置。
【請求項１０】
前記慣性力推定手段は、前記車体運動挙動として前記車体に生ずる横加速度を予測するものであり、
前記可動操作部は、前記車両の走行方向を前後方向として左右操作移動が可能に構成され、
前記補正駆動力付与手段は、予測された前記横加速度と同方向の加速度成分を含むように前記補正駆動力を前記可動操作部に付与する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の車両用操作装置。
【請求項１１】
前記慣性力推定手段は、前記車両の舵角情報を取得する舵角情報取得手段を有し、該舵角情報に基づいて前記横加速度を予測するものである請求項１０記載の車両用操作装置。
【請求項１２】
前記補正駆動力付与手段は、前記可動操作部に対する前記左右方向への操作力に抗して前記可動操作部を反力駆動することにより当該左右操作への力覚を付与する反力駆動部と、操舵に伴う前記横加速度が予測された場合に、前記可動操作部が前記操舵方向に操作されたときの該可動操作部に付与すべき反力を縮小方向に補正する反力補正手段とを有する請求項１１記載の車両用操作装置。
【請求項１３】
前記加速度を検出する加速度検出部を備え、前記補正駆動力付与手段は、前記加速度の予測値を前記加速度検出部のよる実測値と比較して、その比較結果に基づき前記可動操作部に付与すべき補正駆動力を調整する請求項４ないし請求項１２のいずれか１項に記載の車両用操作装置。
【請求項１４】
前記可動操作部は、互いに交差する２方向に独立して移動可能な二次元入力操作部として構成され、
前記慣性力推定手段は、前記二次元入力操作部にもたらされる前記慣性力の方向と大きさとを推定するものであり、
前記補正駆動力付与手段は、推定された慣性力の大きさに応じて前記補正駆動力の大きさを調整しつつ、前記可動操作部に対し前記慣性力の推定方向と逆向きにこれを付与する請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の車両用操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内にて、座席に着座したユーザーが操作可能な位置に取り付けられる車両用操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００４−２０３２６１号公報
【特許文献２】特開２００７−１６８６３９号公報
【０００３】
車両のカーナビゲーション装置等に使用する二次元入力装置において、可動操作部に操作力が加わったときに、その操作力に抗した反力を可動操作部に加え、該操作に対する力覚を付与する力覚付与型操作装置（ハプティックデバイス）が開発され、実用に供されている。該操作装置は走行する車両に搭載されるため、車体の運動変化により慣性力を受けるので、その慣性力によって本来付与すべき力覚が変化して、ユーザーに違和感を与えることがある。また、可動操作部の摺動抵抗が小さい場合には、該慣性力によって可動操作部が自走しやすい欠点もある。そこで、特許文献１，２には車体に生ずる加速度を検出し、その検出された加速度と同方向に可動操作部を補正駆動することにより、力覚の違和感を低減する提案がなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１及び特許文献２の構成では、いずれも、実際に車体に加速度が発生してからこれを検知し、その検知結果に基づいて可動操作部の駆動をフィードバック補正するようにしているから、力覚違和感低減のためのアクションが遅れがちであり、効果に乏しい難点があった。
【０００５】
本発明の課題は、車体運動変化に伴う可動操作部への慣性力発生をいち早く予測し、その影響をより速やかに低減できる車両用操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明は、車室内にて、座席に着座したユーザーが操作可能な位置に取り付けられる車両用操作装置に関し、上記の課題を解決するために、
ユーザーによる操作力を受け、当該操作力に対応する向きに移動可能に設けられた可動操作部と、
車両の走行制御状態を監視する走行制御状態監視手段と、
監視中の現在走行制御状態に基づき、その後の車体運動挙動を予測するとともに、予測される車体運動挙動が可動操作部にもたらす慣性力を推定する慣性力推定手段と、
推定された慣性力を相殺する向きの補正駆動力を可動操作部に付与する補正駆動力付与手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記本発明の車両用操作装置の構成においては、車両の走行制御状態を監視するとともに、その走行制御状態から、これから到来する車体運動挙動を事前に予測して、その予測される車体運動挙動から可動操作部にもたらされる慣性力を推定し、その推定された慣性力を相殺する向きの補正駆動力を可動操作部にフィードフォワード的に付与するようにした。これにより、車体運動変化に伴う可動操作部への慣性力発生が事前に予測され、これに見合った補正駆動力を可動操作部に付与することで、その悪影響をより速やかに低減することができるようになる。
【０００８】
補正駆動力付与手段は、ユーザーによる操作力に抗して可動操作部を反力駆動することにより当該操作への力覚を付与する反力駆動部と、反力駆動部に指示すべき反力駆動力を、慣性力に由来した力覚の変動が縮小されるように補正する反力補正手段とを有するものとして構成できる。このような力覚付与型の操作装置にあっては、可動操作部に発生する慣性力を予測し、その慣性力に由来した力覚のイレギュラーな変化が事前に押さえ込まれるよう反力駆動力をフィードフォワード補正することで、力覚違和感低減のためのアクションが早まり、車両の運動状態によらず常に的確な力覚を可動操作部に付与することができる。
【０００９】
反力駆動部は、可動操作部の操作状態を検出する操作状態検出手段と、検出された検出状態に応じて可動操作部に付与すべき標準反力を決定する標準反力決定手段とを備え、反力補正手段は、慣性力を減ずる補正反力を標準反力に重畳する形で、反力駆動部に指示すべき反力駆動力を決定するものとして構成できる。つまり、慣性力が生じない状態での適正反力を標準反力として定めておき、慣性力が発生することが予測される場合には、実際に付与する反力を、上記の標準反力から（大きさないし向きを）シフトさせる形で補正を行なうことで、該慣性力の影響を効果的に打ち消すことができる。
【００１０】
慣性力推定手段は、車体運動挙動として車体に生ずる走行方向加速度を予測するものとして構成できる。そして、可動操作部が、車両の走行方向を前後方向として前後操作移動が可能に構成されている場合、補正駆動力付与手段は、予測された走行方向加速度と同方向の加速度成分を含むように補正駆動力を可動操作部に付与するように構成できる。走行中の車両にはさまざまな要因で加速度が発生するが、車体に加速度が加われば、車内に搭載された可動操作部に対し逆方向の加速度が慣性力として生ずる。特に走行方向においては、アクセルペダル操作、ブレーキペダル操作、路面状態、あるいは勾配等により車速は顕著に変化し、そのときの増速方向ないし減速方向の加速度は、可動操作部への走行方向の慣性力要因となる。この慣性力は、車体の増速ないし減速に伴う加速度の向きとは逆向きに生ずるので、つまるところ、予測される走行方向加速度と同方向の加速度成分を含むように補正駆動力を可動操作部に付与すれば、当該走行方向慣性力の影響を効果的に低減できる。
【００１１】
具体的には、慣性力推定手段に、車両のエンジンのスロットル開度情報を取得するスロットル開度情報取得手段を設けることで、該スロットル開度情報に基づいて走行方向加速度を予測することができる。スロットル開度はアクセルペダル踏下量に追従して変化し、アクセルペダルを踏み込んでスロットル開度が増大するとエンジン回転数が上昇する。従って、慣性力推定手段は、取得されるスロットル開度が増加しつつある場合に、走行方向加速度を増速加速度として予測することができる。しかし、スロットル開度が増加しても、増加した開度の対応した空気吸入量に安定化するまでには一定の遅れがあり、エンジン回転数が上昇して実際に増速加速度が発生するのも、スロットル開度の増大が検出されてから所定時間後ということになる。そこで、そこのスロットル開度増加に対応した増速加速度の大きさや発生タイミングが事前に特定できていれば、それに基づいて、該増速加速度による慣性力を打ち消す補正駆動力を、スロットル開度増加が検出されるに伴い、実際に加速度が発生するまでのインターバルを利用して算定することができる。そして、算定された補正駆動力は、該加速度の推定発生タイミングに合わせて可動操作部に出力することで、増速慣性力に伴う力覚違和感を極めて効果的に解消することができる。
【００１２】
また、スロットル開度はアクセルペダル踏下量が減ずれば減少方向に変化するが、このときはエンジン回転数の減少に伴いエンジンブレーキが作用し、走行方向に減速加速度が発生する。従って、このスロットル開度の減少を検出することにより、全く同様の原理に基づいて補正駆動力を算定でき、減速慣性力に伴う力覚違和感を同様に効果的に解消することができる。
【００１３】
補正駆動力付与手段には、例えば、可動操作部に対する前後方向への操作力に抗して可動操作部を反力駆動することにより当該前後行操作への力覚を付与する反力駆動部を設けることができる。この場合、車両が走行方向へ増速中は後ろ向きの慣性力がユーザーひいては該ユーザーが操作する可動操作部に働くから、この状態で可動操作部を後ろ向きに操作しようとすると、該慣性力により可動操作部の操作反力が通常時よりは軽く感じられ、違和感につながる。また、ユーザー自身による後ろ向きの操作力に増速に伴う後ろ向きの慣性力が重畳されるので、可動操作部の機構部分に過度の操作荷重が加わってダメージを生ずる懸念もある。そこで、増速加速度が予測された場合に、可動操作部が後方に操作されたときの該可動操作部に付与すべき反力を拡大補正する反力補正手段を設けておくと、こうした不具合を効果的に防止できる。
【００１４】
他方、増速加速度が発生中に可動操作部を前方に操作した場合については、慣性力により可動操作部の操作反力が通常時よりは重く感じられ、違和感につながる。この場合、反力補正手段を、可動操作部に付与すべき反力を縮小補正するものとして構成すれば、こうした違和感を防ぐことができる。しかし、操作方向と慣性力の作用方向とが逆向きである以上、可動操作部の機構部分に過度の操作荷重が加わる惧れは小さい。従って、操作が困難になるほどの慣性力を生ずるのでない限りは、可動操作部に付与すべき反力を特に縮小補正せず、可動操作部の前方操作が多少重くなることは容認する構成とすることも可能である（この場合、増速加速度が発生中においては、可動操作部が後方に操作されたときのみ反力補正を行なう構成となる）。
【００１５】
次に、慣性力推定手段には、車両のブレーキ圧情報を取得するブレーキ圧情報取得手段を設けることができる。ブレーキ圧はブレーキペダル踏下量に追従して変化し、ブレーキペダルを踏み込んでブレーキ圧が増大すると制動がかかって減速する。その減速の度合い、つまり減速加速度は、ブレーキペダル踏下量が大きいほど、すなわち、ブレーキ圧が大きいほど高くなる。従って、慣性力推定手段は、取得したブレーキ圧情報に基づいて走行方向加速度を予測するものとして構成することができる。この場合、ブレーキ圧に対応した減速加速度の大きさや発生タイミングが事前に特定できていれば、ブレーキ圧が増加してから実際に制動がかかるまでのインターバルを利用して、該減速加速度による慣性力を打ち消す補正駆動力を算定することができる。そして、算定された補正駆動力は、該減速加速度の推定発生タイミングに合わせて可動操作部に出力することで、減速慣性力に伴う力覚違和感を極めて効果的に解消することができる。
【００１６】
車両の制動中（前述のエンジンブレーキによる場合も同様）は、前向きの慣性力がユーザーひいては該ユーザーが操作する可動操作部に働くから、この状態で可動操作部を前向きに操作しようとすると、該慣性力により可動操作部の操作反力が通常時よりは軽く感じられ、違和感につながる。また、ユーザー自身による前向きの操作力に減速に伴う前向きの慣性力が重畳されるので、可動操作部の機構部分に過度の操作荷重が加わってダメージを生ずる懸念もある。特に、急制動時は前方につんのめるような形になり、可動操作部に前方へ手をつくような感じで強く圧迫するので、損傷がさらに生じやすい。そこで、減速方向加速度が予測された場合に、可動操作部が前方に操作されたときの該可動操作部に付与すべき反力を拡大補正する反力補正手段を設けておくと、こうした不具合を効果的に防止できる。
【００１７】
なお、減速加速度が発生中に可動操作部を後方に操作した場合については、慣性力により可動操作部の操作反力が通常時よりは重く感じられ、違和感につながる。この場合、反力補正手段を、可動操作部に付与すべき反力を縮小補正するものとして構成すれば、こうした違和感を防ぐことができる。しかし、この場合も、操作方向と慣性力の作用方向とが逆向きである以上、可動操作部の機構部分に過度の操作荷重が加わる惧れは小さい。従って、操作が困難になるほどの慣性力を生ずるのでない限りは、可動操作部に付与すべき反力を特に縮小補正せず、可動操作部の前方操作が多少重くなることは容認する構成とすることも可能である（この場合、減速加速度が発生中においては、可動操作部が前方に操作されたときのみ反力補正を行なう構成となる）。
【００１８】
また、可動操作部が、車両の走行方向を前後方向として左右操作移動が可能に構成されている場合、慣性力推定手段を、車体運動挙動として車体に生ずる横加速度を予測するように構成できる。この場合、補正駆動力付与手段は、予測された横加速度と同方向の加速度成分を含むように補正駆動力を可動操作部に付与するものとして構成できる。横加速度は、ドリフト走行などの特殊な走行形態を除けば、右左折時やカーブ走行時、あるいは車線変更時に操舵を行なう際に生ずるものであり、可動操作部への横方向の慣性力要因となる。この慣性力は、車体に加わる横加速度とは逆向きに生ずるので、予測される横加速度と同方向の加速度成分を含むように補正駆動力を可動操作部に付与すれば、当該横方向慣性力の影響を効果的に低減できる。
【００１９】
この場合、慣性力推定手段には、車両の舵角情報を取得する舵角情報取得手段を設けることができる。舵角はハンドル操作量に追従して変化し、舵角が増大すると走行軌跡の曲率半径が縮小し、車体に加わる遠心力すなわち横加速度は大きくなる。従って、慣性力推定手段は、取得した舵角情報に基づいて横加速度を予測するように構成することができる。この場合、舵角に対応した横加速度の大きさや発生タイミングが事前に特定できていれば、舵角が増加してから実際に横加速度が加わるまでのインターバルを利用して、該横加速度による慣性力を打ち消す補正駆動力を算定することができる。そして、算定された補正駆動力は、該横加速度の推定発生タイミングに合わせて可動操作部に出力することで、横慣性力に伴う力覚違和感を極めて効果的に解消することができる。
【００２０】
この場合、補正駆動力付与手段は、可動操作部に対する左右方向への操作力に抗して可動操作部を反力駆動することにより当該左右操作への力覚を付与する反力駆動部と、操舵に伴う横加速度が予測された場合に、可動操作部が操舵方向に操作されたときの該可動操作部に付与すべき反力を縮小方向に補正する反力補正手段とを有するものとして構成できる。操舵に伴う強い遠心力に逆らって、これと逆方向に可動操作部を横操作しようとした場合、直進時と同じ反力を付与したのでは、遠心力によりただでさえ難渋する操作が一層困難になる。従って、反力を縮小方向に補正することで、可動操作部の横操作性を高めることができる。
【００２１】
次に、本発明の車両用操作装置には、加速度（上記の走行方向加速度ないし横加速度）を検出する加速度検出部を設けることができる。補正駆動力付与手段は、加速度の予測値を加速度検出部のよる実測値と比較して、その比較結果に基づき可動操作部に付与すべき補正駆動力を調整するように構成できる。加速度の予測値が実測値と隔たっていた場合、その隔たりが縮小する向きに、該加速度の以降の予測値ひいては該予測値を用いて決定する補正駆動力を調整することで、走行方向慣性力の影響低減効果をさらに適正化できる。
【００２２】
可動操作部は、互いに交差する２方向に独立して移動可能な二次元入力操作部として構成することができる。この場合、慣性力推定手段は、二次元入力操作部にもたらされる慣性力の方向と大きさとを推定するように構成でき、補正駆動力付与手段は、推定された慣性力の大きさに応じて補正駆動力の大きさを調整しつつ、可動操作部に対し慣性力の推定方向と逆向きにこれを付与するように構成できる。慣性力の方向と大きさとを予測することで、操作移動の自由度の高い二次元入力操作部に対しても補正駆動力を適正に付与することができる。前述の反力駆動部は、二次元入力操作部の上記独立した移動方向に対応した反力成分を、それぞれ独立に発生させるものとして構成できる。特に、その２つの移動方向を、車両の走行方向を前後方向として、該前後方向（Ｙ方向）と、これと直交する左右方向（Ｘ方向）とに定めておき、Ｙ方向反力駆動部とＸ方向反力駆動部とを独立に設けておけば、前述の走行方向加速度に対応したＹ方向慣性力を相殺するＹ方向補正駆動値と、横加速度に対応したＸ方向慣性力を相殺するＸ方向補正駆動値とを、それぞれＹ方向反力駆動部とＸ方向反力駆動部との各反力設定値に直接反映させることができ、大きさと向きとの双方を考慮した補正駆動力設定を容易に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１Ａは、本発明の車両用操作装置の操作構造部分（以下、本体部ともいう）を示す斜視図である。この本体部１００は、自動車の車室内において、センターコンソールにおいて運転席脇に固定され、運転席及び助手席のユーザーのいずれからも操作可能となっている。使用目的は特には限定されないが、例えばセンターコンソールに設けられたモニタ画面を見ながら、カーナビゲーション装置やカーオーディオ装置の機能操作を行なうためのものである。本体部１００は、ユーザーが手で保持して二次元操作を行なう可動操作部１０１Ａを有し、可動操作部１０１Ａに生ずる二次元操作変位を、変位伝達機構１０２を介してジョイスティック本体１１４に伝達するようになっている。図１Ｂは、可動操作部１０１Ａを取り外した状態の本体部１００の平面図である。
【００２４】
可動操作部１０１Ａの操作方向は、車両走行方向（前後方向）と一致したＹ方向と、車幅方向（左右方向）と一致したＸ方向との２つが独立に定められ、変位伝達機構１０２には、可動操作部１０１Ａの操作変位を受けてＹ方向に摺動するＹ方向摺動機構と、同じくＸ方向に摺動するＸ方向摺動機構とを備えている。図３は、本体部１００の分解斜視図であり、ねじ（締結部材）１１５ｔにより車両側の基部に取り付けられる下ケース１１５を有し、その下ケース１１５の内部にジョイスティック本体１１４が収容されるようになっている。
【００２５】
ジョイスティック本体１１４の構造は周知であり、揺動軸１１４Ｓの下端が本体系−ス１１４Ｍ内の図示しない２軸式ユニバーサルジョイントに接続されており、当該ユニバーサルジョイントの２本の回転軸線周りに独立に揺動可能となっている。これら揺動方向の一方が前述のＸ方向に、他方がＹ方向にそれぞれ一致している。また、本実施形態では、本体部１００が力覚付与型操作装置（いわゆる、ハプティックデバイス）として構成されている。具体的には、図４のブロック図に示すように、ユニバーサルジョイントの各軸の回転変位が、それぞれＸ方向回転センサ８１とＹ方向回転センサ８２により独立して検出される一方、各軸ともに図示しないギア機構を介してＸ方向反力モータ８３及びＹ方向反力モータ８４（図４）により、独立して反力発生のために回転駆動される。Ｘ方向回転センサ８１、Ｙ方向回転センサ８２、Ｘ方向反力モータ８３（補正駆動力付与手段、反力駆動部）及びＹ方向反力モータ８４（補正駆動力付与手段、反力駆動部）はＣＰＵ８０（走行制御状態監視手段、慣性力推定手段、反力補正手段）に接続され、揺動軸１１４Ｓひいては可動操作部１０１Ａの操作位置に応じて変化する、これらＸ方向回転センサ８１とＹ方向回転センサ８２の出力が、ＣＰＵ８０にてＸ，Ｙ入力座標値に変換され、その座標値出力を、通信インタフェース８５を介して図１のコネクタ１１４Ｃから取出可能である。また、ＣＰＵ８０は、後述するごとく、Ｘ方向反力モータ８３及びＹ方向反力モータ８４の駆動制御部としても機能する。
【００２６】
図２に戻り、下ケース１１５の上面には枠状のベース１１３がねじ１１３ｔを用いて取り付けられている。ベース１１３のＸ方向における両内側上面には、内向きに下るテーパ状の断面を有した１対のＹ方向レール１１３Ｌ，１１３Ｌが一体形成されており、複数のＹ方向ローラ１１２を介して枠状のＹ方向スライダ１１１が、ベース１１３の内側に収まる形で、Ｙ方向レール１１３Ｌ，１１３Ｌ上にＹ方向に摺動可能に載置されている。Ｙ方向レール１１３Ｌ，１１３Ｌ、Ｙ方向ローラ１１２及びＹ方向スライダ１１１が前述のＹ方向摺動機構を構成する。なお、各Ｙ方向ローラ１１２は、Ｙ方向レール１１３Ｌ，１１３Ｌの傾斜方向に沿って回転軸線を傾けた形でＹ方向スライダ１１１の下面にそれぞれ回転自在に嵌着されている。
【００２７】
他方、Ｙ方向スライダ１１１のＹ方向における両内側上面には、内向きに下るテーパ状の断面を有した１対のＸ方向レール１１１Ｌ，１１１Ｌが一体形成されており、複数のＸ方向ローラ１１０を介してＸ方向スライダ１０７が、Ｙ方向スライダ１１１の内側に収まる形で、Ｘ方向レール１１１Ｌ，１１１Ｌ上にＸ方向に摺動可能に載置されている。Ｘ方向レール１１１Ｌ，１１１Ｌ、Ｘ方向ローラ１１０及びＸ方向スライダ１０７が前述のＸ方向摺動機構を構成する。なお、各Ｘ方向ローラ１１０は、Ｘ方向レール１１１Ｌ，１１１Ｌの傾斜方向に沿って回転軸線を傾けた形でＸ方向スライダ１０７の下面にそれぞれ回転自在に嵌着されている。
【００２８】
ジョイスティック本体１１４の揺動軸１１４Ｓは、ベース１１３及びＹ方向スライダ１１１を貫く形で、上端が、Ｘ方向スライダ１０７の下面側にボールカバー１０９（ねじ１０９ｔによりＸ方向スライダ１０７の下面に取り付けられる）を介して取り付けられた摺動玉１０８を介して摺動可能に連結されている。また、Ｘ方向スライダ１０７の上側には、Ｙ方向スライダ１１１に対するＸ方向への相対摺動は許容しつつＺ方向に抜け止めする枠状のスライダカバー１０４が、ねじ１０４ｔによりＹ方向スライダ１１１に組み付けられている。それらＹ方向スライダ１１１、Ｘ方向ローラ１１０、Ｘ方向スライダ１０７及びスライダカバー１０４がＹ方向摺動ユニット１０２ｙを形成し、Ｙ方向ローラ１１２を介してベース１１３上をＹ方向に一体摺動するようになっている。また、該Ｙ方向摺動ユニット１０２ｙの上側には、該Ｙ方向摺動ユニット１０２ｙの全体をベース１１３に対しＺ方向に抜け止めする上ケース１０３が配置され、ねじ１０３ｔにより下ケース１１５に組み付けられている。下ケース１１５の上面側は、保護用のベゼル１０１Ｂにより覆われている。
【００２９】
また、Ｘ方向スライダ１０７の上面にはスイッチケース部１０７ａが突出形態で一体化されており、その内部にプッシュスイッチ１０６が収容されている。また、そのスイッチケース部１０７ａには、プッシュスイッチ１０６を押圧付勢するためのプッシュガイド部１０５ａが、該スイッチケース部１０７ａに対し上下方向（Ｚ方向）への相対摺動が可能であって、これと直交する面内の相対移動が不能となるように係合している。具体的には、プッシュガイド部１０５ａは、下面側が開口するとともに、該開口にてその内側にスイッチケース部１０７ａがＺ方向に挿入される箱状に形成されている。そして、そのプッシュガイド部１０５ａの上端にステム１０５が一体化されている。該ステム１０５は、スライダカバー１０４、上ケース１０３及びベゼル１０１Ｂを貫いて上方に突出し、その先端に可動操作部１０１Ａが取り付けられている。
【００３０】
図３左は、図１Ｂ（自動車に加速度が生じておらず、かつ、可動操作部１０１Ａにユーザーによる操作がなされない状態：中立状態）においてステム１０５の中心軸線を含みＸ方向と平行な平面による断面図（Ａ−Ａ断面図）であり、図３右は同じくＹ方向と平行な平面による断面図（Ｂ−Ｂ断面図）である。ジョイスティック本体１１４の揺動軸１１４Ｓは、中立状態ではＸ方向及びＹ方向の変位がいずれもゼロであり、その中心軸線はＺ方向（上下方向）と一致する。
【００３１】
この状態で可動操作部１０１に対しＸ方向の操作変位を加えると、図３左下に示すように、Ｘ方向スライダ１０７がＸ方向ローラ１１０を介してＹ方向スライダ１１１上をＸ方向に摺動しつつ、揺動軸１１４ＳがＸ方向に回転し、その回転変位が図４のＸ方向回転センサ８１により検出される。ＣＰＵ８０は、所定の反力制御プログラムにより、検出されるＸ方向変位の値に応じてこれと逆向きに揺動軸１１４Ｓが押し戻されるようにＸ反力モータ８３を駆動し、揺動軸１１４ＳにＸ方向反力成分を生じさせる。
【００３２】
同様に、可動操作部１０１に対しＹ方向の操作変位を加えると、図３右下に示すように、Ｙ方向スライダ１１１（ひいては図２のＹ方向摺動ユニット１０２ｙ）がＹ方向ローラ１１２を介してベース１１３上をＹ方向に摺動しつつ、揺動軸１１４ＳがＹ方向に回転し、その回転変位が図４のＹ方向回転センサ８２により検出される。ＣＰＵ８０は、検出されるＹ方向変位の値に応じてこれと逆向きに揺動軸１１４Ｓが押し戻されるようにＹ反力モータ８４を駆動し、揺動軸１１４ＳにＹ方向反力成分を生じさせる。
【００３３】
Ｘ反力モータ８３ないしＹ反力モータ８４による標準反力の駆動レベルは、Ｘ方向変位ないしＹ方向変位の値に応じて種々の対応関係を定めておくことができる。例えば、本実施形態では、中立位置からの変位量が大きいほどＸ方向ないしＹ方向の標準反力は大きくなるように定めるものとするが、これに限定されるものではない。他方、可動操作部１０１をＺ方向に押圧するとプッシュスイッチ１０６が付勢され、該押圧操作の発生が認識される。
【００３４】
ところで、上記の本体部１００が搭載された自動車の車体には、その走行状態に応じて種々の加速度が発生する。しかし、その車体に対して相対移動が可能に設けられた可動操作部１０１Ａ、ひいては、これと一体化された変位伝達機構１０２及び揺動軸１１４Ｓ（以下、総称する場合には操作慣性系という）には、車体側に発生する加速度とは逆向きに慣性力が生ずる。この慣性力により、揺動軸１１４Ｓは操作力が加わっていなくても、車体に対して相対的に変位しようとする。本実施形態での本体部１００の構造によると、揺動軸１１４Ｓ自体の重量はそれほど大きくないが、操作性の向上を図るため、相当の体積及び重量を有した変位伝達機構１０２及び可動操作部１０１Ａが一体化されており、操作慣性系全体でみれば揺動軸１１４Ｓの回転中心周りの慣性モーメントはかなり大きい。
【００３５】
上記慣性力に由来した揺動軸１１４Ｓの変位に対しても、Ｘ反力モータ８３及びＹ反力モータ８４は、その変位に抗する向きに反力を発生させる。しかし、その反力のレベルは、可動操作部１０１Ａを操作するユーザーの掌に適度な力覚を与える程度に設定されており、急加減速を行なったり、あるいはカーブで車体が振られたりすると、その反力レベルを超えた慣性力が加わって、可動操作部１０１Ａが自走してしまう不具合につながる。特に、図２に示すように、可動操作部１０１Ａを支える変位伝達機構１０２は、スムーズな操作を可能とするために、Ｘ方向及びＹ方向の摺動抵抗がＸ方向ローラ１１０及びＹ方向ローラ１１２によりいずれも減じられているのであるが、これが原因となって、上記のような大きな慣性力が加わった場合の可動操作部１０１Ａの自走が却って生じやすくなっているともいえる。
【００３６】
また、可動操作部１０１Ａの操作中に車体に上記のような加速度が加われば、加速度がない状態で適正な力覚となるように設定されている反力（標準反力）レベルに上記の慣性力が重畳される結果、期待しているのとは異なる反力レベルが体感されることになり、操作の違和感につながる。また、急加減速時やカーブを高速で通過する場合など慣性力がさらに大きくなる状況においては、意図した方向やストロークで可動操作部１０１Ａを操作する上での障害要因となり、操作精度が低下することにつながる。
【００３７】
一方、自動車には、走行制御等に使用するために、走行方向加速度を検出するＧセンサや、カーブ走行時等に加わる横加速度を検出するヨーレートセンサ（以下、これらを総称してイナーシャセンサ（図５：符号３０）とも称する）が設けられており、車体に加わる加速度の大きさや向きを、該イナーシャセンサを用いて検出することが可能である。加速度の向きや大きさが特定できれば、可動操作部１０１Ａひいては操作慣性系に生ずる慣性力の向きと大きさを見積もることができる。そこで、Ｘ反力モータ８３及びＹ反力モータ８４を利用して、可動操作部１０１Ａにこの慣性力と逆向きの補正駆動力を与え、上記慣性力を打ち消すことが考えられる。ところが、実際に車体に加速度が発生してからこれを検知し、その検知結果に基づいて補正駆動力を与えたのでは、慣性力による不具合を解消するアクションとしては遅すぎ、効果に乏しい問題がある。
【００３８】
そこで、本発明では、自動車の走行制御状態を監視して、上記のような慣性力が発生する状況を事前予測する。そして、実質的なレベルで車体に加速度が生じてしまう前に、該加速度に由来する慣性力の方向とレベルとを見積もり、Ｘ反力モータ８３及びＹ反力モータ８４に対し、該慣性力を打ち消す補正駆動力をフィードフォワード的に出力させることで、上記問題の解決を図ろうとするものである。
【００３９】
図４は、それを実現するためのシステム構成例を示す。操作装置の本体部１００は通信インターフェース８５を有し、ＣＰＵ８０は、通信インターフェース８５を介して自動車側の多重通信ライン９０と、図１のコネクタ１１４Ｃにて接続されている。多重通信ライン９０には、車速やエンジン回転数等を表示するメータ１０、電子制御ブレーキシステム（ＥＣＢ）２０（路面に対するタイヤの摩擦力が車両旋回時に限界を超えにくくする車両安定性制御システム（ＶＳＣ）及び急ブレーキ時の車輪１４のロックを防止するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を含む）、タイヤ空気圧低下判定システムに使用する横加速度セレクト値（ＹＧＳ）測定システム３０、可変ギア比操舵システム（ＶＧＲ）４０、カーナビゲーションシステム５０（ナビＥＣＵ５２とこれに接続されたディスプレイ５１とを含む）、運転支援システム６０及び電子制御燃料噴射装置（ＥＦＩ）７０が接続されている。
【００４０】
電子制御燃料噴射装置７０にはスロットル開度センサが接続されており、該センサが検知する、アクセルペダルの踏下に伴ない変化するスロットルバルブの開度（スロットル開度）を、燃料噴射制御のパラメータとして使用する。電子制御ブレーキシステム２０にはブレーキ圧センサが接続されており、該センサが検知する、ブレーキペダルの踏下量に応じて定まるブレーキ圧を、ＡＢＳやＶＳＣの制御パラメータとして使用する。可変ギア比操舵システム４０には舵角センサが接続され、その検出値を、車輪操舵軸の舵角制御の参照値として使用する。また、横加速度セレクト値測定システム３０には前述のイナーシャセンサが接続され、走行方向加速度と横加速度が実測される。
【００４１】
また、可動操作部１０１ＡへのＸ方向及びＹ方向の操作変位を示すＸ方向回転センサ８１及びＹ方向回転センサ８２の角度検出値は、ＣＰＵ８０にてＸ−Ｙ二次元入力座標値に変換され、例えば、カーナビゲーション装置５０のモニタ５１上での入力座標値等に使用するために、多重通信ライン９０を介してナビＥＣＵ５１に送られる。
【００４２】
他方、図５に示すように、ＣＰＵ８０は、多重通信ライン９０を介してスロットル開度センサ７１の検出値を、エンジンのスロットル開度情報として取得する（スロットル開度情報取得手段）。また、ブレーキ圧センサ２１の検出値を、車両のブレーキ圧情報として取得する（ブレーキ圧情報取得手段）。さらに、舵角センサ４１の検出値を車両の舵角情報として取得する（舵角情報取得手段）。また、車速センサ（車輪速センサ）１１の検出値も合わせて取得する。
【００４３】
ＣＰＵ８０は、車両の走行制御状態を反映するパラメータとして、上記取得した各センサの検出値を定常的に監視するとともに、監視中の各センサの検出値に基づき、その後の車体運動挙動を予測する。具体的には、スロットル開度センサ７１の検出値と車速センサ１１の検出値とに基づいて走行方向加速度の発生を予測する。また、ブレーキ圧センサ２１の検出値と車速センサ１１の検出値とに基づいて走行方向加速度、特に減速加速度の発生を予測する。さらに、舵角センサ４１の検出値と車速センサ１１の検出値とに基づいて横加速度の発生を予測する。そして、ＣＰＵ８０は、反力補正プログラム（反力補正手段）の実行により、予測される走行方向加速度ないし横加速度と同方向に、それら走行方向加速度ないし横加速度に対応した大きさの補正駆動力を、標準反力値に加味して、最終的な反力出力レベルを計算する。そして、その結果をＸ，Ｙ反力モータ制御・駆動プログラムに受け渡し、Ｘ反力モータ８３及びＹ反力モータ８４をそれぞれ駆動する。なお、フィードバック補正プログラム９２の実行により、予測される走行方向加速度ないし横加速度の値を、対応するタイミングでのイナーシャセンサ３０による実測値と比較し、その比較結果に基づき以降の走行方向加速度ないし横加速度の予測値を、実測値との差分が縮小される向きに修正する。
【００４４】
具体的に、まずスロットル開度であるが、アクセルペダル踏下量に追従して変化し、アクセルペダルを踏み込んでスロットル開度が増大するとエンジン回転数が上昇する。従って、取得されるスロットル開度が増加しつつある場合には増速加速度の発生を予測でき、スロットル開度の増加量が大きいほど増速加速度の値も大きく予測される。ここで、スロットル開度の増加が検出されてから実際に増速加速度、ひいてはそれに伴なう慣性力が認識されるまでには所定の遅れ時間が存在する。増速加速度の発生する向きはＹ方向（走行方向）と一致しており、該増速加速度による慣性力をキャンセルするためのＹ方向反力モータ８４に与えるべき反力補正値は、スロットル開度の増加が検知された瞬間はゼロであり、そこから徐々に大きくなって時間Δｔが経過したときに最大となる。その後、増加後のスロットル開度に対応した車速に安定化する過程で増速加速度ひいては反力補正値は減少し、車速が一定になった時点でゼロとなる。従って、スロットル開度の増加が検知されれば、この時間Δｔが経過するまでの間にＹ方向駆動補正値を算定し、時間Δｔの経過とともに該Ｙ方向駆動補正値を加味してＹ方向反力モータ８４の駆動を行なえばよい。
【００４５】
なお、スロットル開度はアクセルペダル踏下量が減ずれば減少方向に変化するが、このときはエンジン回転数の減少に伴いエンジンブレーキが作用し、走行方向に減速加速度が発生する。従って、このスロットル開度の減少を検出することにより、全く同様の原理に基づいて補正駆動力を算定でき、減速慣性力に伴なう力覚違和感を同様に効果的に解消することができる。
【００４６】
なお、スロットル開度の増減に対応して発生する走行方向加速度のレベルはシフトポジションに応じて異なる。また、スロットル開度の変化量自体は同じであっても、実際に発生する走行方向加速度はそのときの車速レベルにより相違する。本実施形態では、図９に示すように、スロットル開度αの変化量Δα（図中、添え字の符号がプラスになっているものは、変化量Δαが正になっていることを、マイナスになっているものは、変化量Δαが負になっていることをそれぞれ示す）と、車速Ｖとの各値の組に対応する走行方向加速度の推定値Ｇ（上付きの添え字がシフトポジションを、下付きの添え字が対応するスロットル開度変化量と車速を示す）のテーブルを、各シフトポジション（例えば、ドライブ（Ｄ）、セカンド（２）、ロー（Ｌ））について個別に用意してある（テーブル上の走行方向加速度の各推定値Ｇは、例えば、車種毎の走行実験により事前に求めたものが使用される）。なお、スロットル開度αの変化量Δαが正の場合、走行方向加速度Ｇは正（増速方向）となり、同じく負の場合は負（減速方向）となる。本実施形態では、車速Ｖとスロットル開度変化量Δαが定常的にサンプリングされ、そのサンプリングの都度、図９のテーブルを参照して走行方向加速度の推定値Ｇを更新するようにしている。
【００４７】
次に、ブレーキ圧であるが、ブレーキ圧はブレーキペダル踏下量に追従して変化し、ブレーキペダルを踏み込んでブレーキ圧が増大すると制動がかかって減速する。従って、取得されるブレーキ圧の値に応じて減速加速度の発生を予測でき、ブレーキ圧が大きいほど減速加速度の値も大きく予測される。減速加速度の発生する向きはＹ方向（走行方向）と一致しているが、増速加速度とは向きが当然逆になる。路面状態が良好であれば、ブレーキ圧が検出されてから実際に減速加速度が発生するまでの遅れ時間は、スロットル開度変化に対する加速度発生の遅れ時間よりも短い。しかし、発生する減速加速度はブレーキ圧レベルに応じて車速毎にほぼ一義的に定まり、ブレーキ圧レベルの絶対値を測定すればよい（つまり、その変化量を演算する必要はない）。従って、図１０に示すように、ブレーキ圧Ｐと車速Ｖとの各値の組に対応する減速加速度の推定値Ｇのテーブルを用意しておき、ブレーキ圧Ｐを検出したら、速やかに該テーブルを参照して減速加速度Ｇを読み取り、Ｙ方向駆動補正値を算定するようにする。
【００４８】
また、舵角はハンドル操作量に追従して変化し、舵角が増大すると走行軌跡の曲率半径が縮するので、車体に加わる遠心力すなわち横加速度は大きくなる。横加速度の発生する向きはＸ方向（左右方向）と一致しており、舵角の向きが右であれば左向き、左であれば右向きとなり、操舵時の車速が大きいほど遠心力すなわち横加速度は大きくなる。すなわち、予測される横加速度は舵角に応じて車速毎にほぼ一義的に定まり、舵角の絶対値を測定すればよい（つまり、その変化量を演算する必要はない）。この場合も、路面状態が良好であれば一定レベルの舵角が検出されてから実際に横加速度が発生するまでの遅れ時間は、スロットル開度変化に対する加速度発生の遅れ時間よりも短い。従って、図１１に示すように、舵角θ（図中、添え字の符号がプラスになっているものは舵角方向が右になっていることを、マイナスになっているものは、舵角方向が左になっていることをそれぞれ示す）と車速Ｖとの各値の組に対応する横加速度の推定値γのテーブルを用意しておき、舵角θを検出したら、速やかに該テーブルを参照して横加速度γを読み取り、Ｘ方向駆動補正値を算定するようにする。
【００４９】
一方、算定（推定）した走行方向加速度Ｇ（以下、フィードバック補正前の値であることを示すため、「Ｇ’」と記載する）あるいは横加速度γの値（同様に「γ’」は、図５のイナーシャセンサ３０の検出する走行方向加速度あるいは横加速度の実測値Ｇ０及びγ０と比較され、走行方向加速度のフィードバック補正係数βを例えばＧ０／Ｇ’により、横加速度のフィードバック補正係数δを例えばγ０／γ’により、それぞれ算出する。これらβないしδの値は、Ｇ’及びγ’の推定算出及び実測値との比較がなされる毎に新しい値が算出される。そして、最新の値を含む一定数（複数）のβないしδの算出値を時系列順に記憶しておき、それらの移動平均値として実際に補正に採用するβないしδの値を算出するとともに、新しいβないしδの値が得られれば、最も古い値を破棄する形で上記βないしδの移動平均値を更新処理する。
【００５０】
図６は、上記の駆動補正値算定の処理流れを示すフローチャートである（一定時間τ毎に周期的に繰り返し実行されるルーチンとする）。アクセルペダルとブレーキペダルは、特殊な場合を除き同時に操作されることはないから、Ｓ１０１ではブレーキペダルが踏下されているかどうかを判定する（例えば、テールランプ点灯制御等に用いるブレーキスイッチの付勢状態を調べればよい）。
【００５１】
ブレーキペダルが踏下されていなければＳ１０２に進み、スロットル開度αを取得する。Ｓ１０３では、そのスロットル開度の前回の取得値α’からの変化量Δα（≡α−α’：符号が正であればスロットル開度は増加しており、負であれば減少している）を演算する。またに、Ｓ１０４では現在のシフトポジションＳを取得し、Ｓ１０５では車速Ｖを取得する。そして、Ｓ１０６では、図９のテーブルを参照して、取得したシフトポジションＳ、車速Ｖ及びスロットル開度変化量Δαに対応する走行方向加速度Ｇ’を、線形補間等を用いて算出する。
【００５２】
他方、Ｓ１０１でブレーキペダルが踏下されていればＳ１０７に進み、車速Ｖを取得する。Ｓ１０８ではブレーキ圧Ｐを取得する。そして、Ｓ１０９では、図１０のテーブルを参照して、取得した車速Ｖ及びブレーキ圧Ｐに対応する走行方向加速度Ｇ’（減速加速度）を、線形補間等を用いて算出する。
【００５３】
Ｓ１１０では、走行方向加速度に対するフィードバック補正係数βを読み取る。また、勾配走行中は、走行方向加速度に対し重力に応じた加速度成分が重畳されるので、カーナビゲーション装置５０から現在走行中の道路の勾配値（簡単のため、勾配角度θで表されているものとする：符号が正であれば登り勾配、負であれば下り勾配）を取得する。そして、Ｓ１１２では、テーブルを用いて算出された走行方向加速度Ｇ’にフィードバック補正係数βを乗じ、さらに勾配による重力寄与項を加算して最終的な走行方向加速度を、
Ｇ＝β・Ｇ’＋ｇ・ｓｉｎθ  （ｇは重力加速度）  ‥（１）
により算出する。
【００５４】
次に、Ｓ１１３では舵角φを読み取り、Ｓ１１４にて、図１１のテーブルを参照して、該舵角φと、既に取得してある車速Ｖとに対応する横加速後γ’を、線形補間等を用いて算出する。Ｓ１１５では、横加速度に対するフィードバック補正係数δを読み取る。そして、Ｓ１１６で、テーブルを用いて算出された横加速度γ’にフィードバック補正係数δを乗じ、最終的な横加速度を、
γ＝δ・γ’  ‥（２）
により算出する。
【００５５】
Ｓ１１７では、算出された走行方向加速度Ｇに基づいてＹ方向駆動補正値η’を算出し、また、横加速度γに基づいてＸ方向駆動補正値ξ’を算出する。前述の通り、本体部１００の操作慣性系に生ずる慣性力は、推定される走行方向加速度Ｇ及び横加速度γの合成加速度と同じレベルにて逆方向に発生する。そこで、操作慣性系の慣性モーメントＭを事前に測定しておくことで、慣性力のＹ方向分力を−Ｍ・Ｇにより、Ｘ方向分力を−Ｍ・γにより計算できる。従って、Ｙ方向駆動補正値η’は、上記Ｙ方向分力−Ｍ・Ｇを相殺する補正反力Ｍ・Ｇとして、また、Ｘ方向駆動補正値ξ’は、上記Ｘ方向分力−Ｍ・γを相殺する補正反力Ｍ・γとして、それぞれ算出される。
【００５６】
図７は、フィードバック係数β及びδの更新処理の流れを示すフローチャートである。すなわち、Ｓ２０１では、図６のフローチャートで、走行方向加速度Ｇ’を演算するためのスロットル開度αないしブレーキ圧Ｐが検知された後、その走行方向加速度が実際に生ずるまでのインターバル時間Δｔ（ただし、スロットル開度測定時とブレーキ圧測定時とで異なる値となり、前述の通り、一般的には後者の方が短い）だけ待機し、イナーシャセンサ３０（図５）が検出する走行方向加速度の実測値Ｇ０を取得する。そして、Ｓ２０２で、その実測値Ｇ０と既に算出されている推定値Ｇ’とを用いてフィードバック係数βを演算する。Ｓ２０３では、同様に、横加速度γ’を演算するための舵角θが検知された後、その横加速度が実際に生ずるまでのインターバル時間Δｔ’だけ待機し、イナーシャセンサ３０（図５）が検出する横加速度の実測値γ０を取得する。そして、Ｓ２０４で、その実測値γ０と既に算出されている推定値γ’とを用いてフィードバック係数δを演算する。Ｓ２０５では、演算されたフィードバック係数β及びδを用いて、前述の方法により古いフィードバック係数の更新処理を行なう。
【００５７】
図８は、上記の補正反力を考慮した、Ｘ反力モータ８３及びＹ反力モータ８４による反力制御の流れを示すものである。まず。Ｓ３０１では、Ｘ方向回転センサ８１及びＹ方向回転センサ８２の角度検出値を読み取り、現在入力位置（ｘ，ｙ）を算出する。他方、種々の入力位置（ｘ，ｙ）に対応する標準反力値は別途テーブル等にて用意されており、Ｓ３０２では、これを参照して算出された入力位置（ｘ，ｙ）に対応するＸ方向及びＹ方向の標準反力値（ξ０，η０）を取得する。Ｓ３０３では、図６の処理にて既に算出済みのＸ方向駆動補正値ξ’及びＹ方向駆動補正値η’を上記標準反力値（ξ０，η０）に重畳させ、最終的な反力レベルを（ξ，η）＝（ξ０＋ξ’，η０＋η’）にて算出する。そして、Ｓ３０４にて、（ξ，η）に対応する電流値にてＸ反力モータ８３及びＹ反力モータ８４をそれぞれ駆動する。Ｘ方向駆動補正値ξ’及びＹ方向駆動補正値η’を重畳させるタイミングは、加速度の推定要因が、スロットル開度であるのか、ブレーキ圧であるのか、あるいは舵角であるのかに応じて、前述のインターバル時間Δｔ及びΔｔ’を考慮し、それぞれ適宜定められる。
【００５８】
以上の処理により、次のような効果を達成できる。
（１）車両が走行方向へ増速中は後ろ向き（−Ｙ方向）の慣性力が操作慣性系に働くから、この状態で可動操作部１０１Ａを後ろ向き（−Ｙ方向）に操作しようとすると、−Ｙ方向の慣性力により操作反力（＋Ｙ方向）が通常時よりは軽く感じられ、違和感につながる。また、ユーザー自身による−Ｙ方向の操作力に、増速に伴なう−Ｙ方向の慣性力が重畳されるので、操作慣性系の機構部分（図２のＸ方向ローラ１１０、Ｙ方向ローラ１１２）に過度の操作荷重が加わってダメージを生ずる懸念もある。上記の方式によると、スロットル開度αのモニタリングから走行方向加速度Ｇ’が増速加速度として算出された場合は、Ｙ方向駆動補正値η’の符号は正（つまり、前向き）であり、可動操作部１０１Ａが後方に操作されたときの該可動操作部１０１Ａに付与すべき＋Ｙ方向の反力が、＋Ｙ方向の駆動補正値η’により拡大補正されるので、上記不具合を解消できる。
【００５９】
（２）増速加速度が発生中に可動操作部を前方に操作した場合については、操作反力の向きは後方（−Ｙ方向）であるから、−Ｙ方向の慣性力により操作反力が通常時よりは重く感じられ、違和感につながる。上記の方式によると、可動操作部１０１Ａが前方に操作されたときの−Ｙ方向の反力が、＋Ｙ方向の駆動補正値η’により縮小補正されるので、上記不具合を解消できる。ただし、操作方向と慣性力の作用方向とが逆向きである以上、操作慣性系の機構部分に過度の操作荷重が加わる惧れは小さい。従って、操作が困難になるほどの慣性力を生ずるのでない限りは、可動操作部１０１Ａに付与すべき反力を特に縮小補正しない構成とすることも可能である。
【００６０】
（３）車両の制動中（スロットル開度が減少してエンジンブレーキがかかる場合も同様）は、前向き（＋Ｙ方向）の慣性力が操作慣性系に働くから、この状態で可動操作部１０１Ａを前向き（＋Ｙ方向）に操作しようとすると、＋Ｙ方向の慣性力により操作反力（−Ｙ方向）が通常時よりは軽く感じられ、違和感につながる。また、ユーザー自身による＋Ｙ方向の操作力に、制動に伴なう＋Ｙ方向の慣性力が重畳され、特に、急制動時は前方につんのめるような形になり、可動操作部１０１Ａを、手をつくような感じで強く圧迫するので、操作慣性系の機構部分（図２のＸ方向ローラ１１０、Ｙ方向ローラ１１２）やＺ方向操作検知のためのプッシュスイッチ１０６に過度の操作荷重が加わってダメージを生ずる懸念もある。上記の方式によると、ブレーキ圧Ｐないしスロットル開度αのモニタリングから走行方向加速度Ｇ’が減速加速度として算出された場合は、Ｙ方向駆動補正値η’の符号は負（つまり、後ろ向き）であり、可動操作部１０１Ａが前方に操作されたときの該可動操作部１０１Ａに付与すべき−Ｙ方向の反力が、−Ｙ方向の駆動補正値η’により拡大補正されるので、上記不具合を解消できる。
【００６１】
（４）減速加速度が発生中に可動操作部１０１Ａを後方に操作した場合については、操作反力の向きは前方（＋Ｙ方向）であるから、＋Ｙ方向の慣性力により操作反力が通常時よりは重く感じられ、違和感につながる。上記の方式によると、可動操作部１０１Ａが後方に操作されたときの＋Ｙ方向の反力が、−Ｙ方向の駆動補正値η’により縮小補正されるので、上記不具合を解消できる。ただし、操作方向と慣性力の作用方向とが逆向きなので、操作慣性系の機構部分に過度の操作荷重が加わる惧れは小さい。従って、この場合も、可動操作部１０１Ａに付与すべき反力を特に縮小補正しない構成とすることも可能である。
【００６２】
（５）左操舵時には遠心力により右向きの横加速度（＋Ｘ方向）が発生し、可動操作部１０１Ａには左向き（−Ｘ方向）の横慣性力（＋Ｘ方向）が加わる。この状態で可動操作部１０１Ａを右向きに操作しようとすると、操作反力の向きは左（−Ｘ方向）であるから、−Ｘ方向の慣性力により操作反力が通常時よりは重く感じられ、違和感につながる。また、右操舵時においても、符号が全て逆になる以外は同様である。上記の方式によると、Ｘ方向駆動補正値ηにより、体感反力の増大につながる横慣性力がキャンセルされ、反力が縮小補正されるので該不具合を解消できる。また、操作方向が上記と左右逆の場合は、操作反力が通常時よりは軽く感じられる不具合を解消できるが、該処理は省略することも可能である。
【００６３】
なお、上記の実施形態では、スロットル開度が変化するに応じて随時補正駆動力を算定し出力するようにしていたが、制御の簡略化を図るため、補正駆動力の算定ないし可動操作部への出力を、スロットル開度変化が閾値を超えた場合にのみ行なうようにしてもよい。また、補正駆動力の大きさはスロットル開度変化量に対応して変化させていたが、より簡便な方式として、スロットル開度変化が閾値を超えた場合に、スロットル開度変化量によらず一律に同レベルの補正駆動力を可動操作部へ出力するようにしてもよい。
【００６４】
また、ブレーキ圧及び舵角についても、上記実施形態では、検知されるブレーキ圧ないし舵角に応じて随時補正駆動力を算定し出力していたが、補正駆動力の算定ないし可動操作部への出力を、ブレーキ圧ないし舵角が閾値を超えた場合にのみ行なうようにしてもよい。また、補正駆動力の大きさをブレーキ圧ないし舵角に対応して変化させていたが、より簡便な方式として、ブレーキ圧ないし舵角が閾値を超えた場合に、ブレーキ圧ないし舵角の絶対値によらず一律に同レベルの補正駆動力を可動操作部へ出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】本発明の操作装置の本体部の外観斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａのベゼル及び可動操作部を取り外した状態で見た平面図。
【図２】図１の分解斜視図。
【図３】図１ＢのＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図。
【図４】本発明の操作装置の全体構成概念を示すブロック図。
【図５】図４の要部を示すブロック図。
【図６】駆動補正値演算処理の流れを示すフローチャート。
【図７】フィードバック係数の更新処理の流れを示すフローチャート。
【図８】反力制御処理の流れを示すフローチャート。
【図９】スロットル開度から走行方向加速度を予測するためのテーブルを概念的に示す図。
【図１０】ブレーキ圧から減速加速度を予測するためのテーブルを概念的に示す図。
【図１１】舵角から横加速度を予測するためのテーブルを概念的に示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１００  操作装置（本体部）
１０１Ａ  可動操作部
２１  ブレーキ圧センサ
４１  舵角センサ
７１  スロットル開度センサ
８０  ＣＰＵ（走行制御状態監視手段、慣性力推定手段、反力補正手段、スロットル開度情報取得手段、ブレーキ圧情報取得手段）、舵角情報取得手段）
８３  Ｘ方向反力モータ（補正駆動力付与手段、反力駆動部）
８４  Ｙ方向反力モータ（補正駆動力付与手段、反力駆動部）
【図１Ａ】
2010000910.tif 000003
【図１Ｂ】
2010000910.tif 000004
【図２】
2010000910.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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